С. М. Бондар, А. А. Трубнікова, О. Б. Чабанова, Т. Є. Шарахматова, Т. В. Недобійчук. Застосування нанофільтрації для регулювання властивостей вторинних продуктів переробки тваринної сировини

УДК 637.247:637.044-021.146.4

DOI: 10.31521/2313-092X/2021-4(112)-7

 

С.М. Бондар, кандидат технічних наук, доцент

А.А. Трубнікова, кандидат технічних наук

О.Б. Чабанова, кандидат технічних наук, доцент

Т.Є. Шарахматова, кандидат технічних наук, доцент

Т.В. Недобійчук, кандидат технічних наук, доцент

Одеська національна академія харчових технологій

 

Проблема переробки вторинних матеріальних ресурсів молочної промисловості, зокрема маслянки, тісно пов’язана з екологічними питаннями. Нанофільтрація є енергоощадною альтернативою демінералізації методом іонного обміну та електродіаліза. Два типи нанофільтраційних мембран ОПМН фірми «Владіпор» досліджено з метою виявлення основних залежностей фільтрування. Питома
продуктивність та селективність тестованих мембран є головними предметами досліджень. Є підстави для висновку щодо  широкомасштабного впровадження нанофільтрації при утилізації маслянки.

Ключові слова: пахта, ультрафільтрація, нанофільтрація, лактоза, мембранне концентрування.

 

Застосування нанофільтрації для регулювання властивостей вторинних продуктів переробки тваринної сировини

Application of nanofiltration for regulation of properties of secondary products of processing of animal raw materials

 

Список використаних джерел:

1. Вышемирский, Ф. А., & Ожгихина, Н. Н. (2011). Пахта: минимум калорий-максимум биологической ценности. Молочная промышленность, (9), 54-56.
2. Vanderghem, C., Bodson, P., Danthine, S., Paquot, M., Deroanne, C., & Blecker, C. (2010). Milk fat globule membrane and buttermilks: from composition to valorization. Biotechnol. Agron. Soc. Environ, 14(3), 485-500.
3. Conway, V., Gauthier, S. F., & Pouliot, Y. (2013). Antioxidant activities of buttermilk proteins, whey proteins, and their enzymatic hydrolysates. Journal of agricultural and food chemistry, 61(2), 364-372.
4. Радкевич, Л. А. (2009). Технологічні інновації у харчовій промисловості та проблеми їх впровадження. Економіка харчової промисловості, (2), 5-10.
5. Кравченко, Э. Ф. (2010). Об эффективной переработке вторичного молочного сырья. Молочная промышленность, (12), 66-66.
6. Прошутинская, Ю. С. (2019). Технология продуктов из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Молодежь и наука, (3), 83-83.
7. Юдіна, Т. І., & Назаренко, І. А. (2017). Показники якості молочно-рослинних фаршів на основі концентрату зі сколотин. Обладнання та технології харчових виробництв, (34), 21-26.
8. Бондар, С. М., Трубнікова, А. А., & Чабанова, О. Б. (2018). Дослідження мембранного процесу видалення лактози з концентрату маслянки. Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені СЗ Ґжицького. Серія: Харчові технології, (20,№ 85), 62-69. doi: 10.15421/nvlvet8512.
9. Трубнікова, А. А., Чабанова, О. Б., Бондар, С. М., & Шарахматова, Т. Є. (2019). Одержання сухого безлактозного білково-ліпідного концентрату маслянки. Вісник Національного технічного університету ХПІ. Серія: Нові рішення в сучасних технологіях, (1), 86-99.
10. Исламов, М. Н., & Омаров, М. М. (2015). Перспективные направления использования мембранных технологий в пищевой индустрии. Пищевая промышленность, (10). С. 16-18.
11. Смыков, И.Т. (2007) Нанотехнологии в производстве молочных продуктов. Переработка молока, №12. С. 24-27. 12. Van der Horst, H. C., Timmer, J. M. K., Robbertsen, T., & Leenders, J. (1995). Use of nanofiltration for concentration and demineralization in the dairy industry: Model for mass transport. Journal of membrane science, 104(3), 205-218. doi.org/10.1016/0376- 7388(95)00041-A.
13. Mohammad, A. W., & Takriff, M. S. (2003). Predicting flux and rejection of multicomponent salts mixture in nanofiltration membranes. Desalination, 157(1-3), 105-111. doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00389-8.
14. Fane, A. G. (1987). Synthetic Membranes: Science, Engineering and Applications: by PM Bungay, HK Lonsdale and MN de Pinho (Eds.), Kluwer Academic Publishers, 101 Philip Drive, Norwell, MA, USA, 1986, 733 pp.
15. S. Szoke, S., Patzay, G., & Weiser, L. (2003). Characteristics of thin-film nanofiltration membranes at various pHvalues. Desalination, 151(2), 123-129. doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00990-6.
16. Gilron, J., Gara, N., & Kedem, O. (2001). Experimental analysis of negative salt rejection in nanofiltration membranes. Journal of Membrane science, 185(2), 223-236. doi.org/10.1016/S0376-7388(00)00639-6.
17. Cao, J., Zhang, W., Wu, S., Liu, C., Li, Y., Li, H., & Zhang, L. (2015). Effects of nanofiltration and evaporation on the physiochemical properties of milk protein during processing of milk protein concentrate. Journal of dairy science, 98(1), 100-105. doi.org/10.3168/jds.2014-8619.
18. Cuartas-Uribe, B., Alcaina-Miranda, M. I., Soriano-Costa, E., Mendoza-Roca, J. A., Iborra-Clar, M. I., & Lora-García, J. (2009). A study of the separation of lactose from whey ultrafiltration permeate using nanofiltration. Desalination, 241(1-3), 244-255. doi.org/10.1016/j.desal.2007.11.086.
19. Cuartas-Uribe, B., Alcaina-Miranda, M. I., Soriano-Costa, E., & Bes-Pia, A. (2007). Comparison of the behavior of two nanofiltration membranes for sweet whey demineralization. Journal of dairy science, 90(3), 1094-1101. doi.org/10.3168/jds.S0022- 0302(07)71596-5.
20. Timmer, J. M. K. (2001). Properties of nanofiltration membranes: model development and industrial application. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. DOI: 10.6100/IR545659.
21. Roginski H., Fuqua J.W. and Fox P.F.. Encyclopedia of dairy sciences. (2003) Academic Press. London.
22. Suárez, E., Lobo, A., Alvarez-Blanco, S., Riera, F. A., & Álvarez, R. (2006). Utilization of nanofiltration membranes for whey and milk ultrafiltration permeate demineralization. Desalination, 199(1-3), 345-347. doi:10.1016/j.desal.2006.03.081.
23. Atra, R., Vatai, G., Bekassy-Molnar, E., & Balint, A. (2005). Investigation of ultra-and nanofiltration for utilization of whey protein and lactose. Journal of food engineering, 67(3), 325-332. doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.04.035.
24. Di Stefano, M., Miceli, E., Mazzocchi, S., Tana, P., Moroni, F., & Corazza, G. R. (2007). Visceral hypersensitivity and intolerance symptoms in lactose malabsorption. Neurogastroenterology & Motility, 19(11), 887-895. DOI:10.1111/j.1365- 2982.2007.00973.x.
25. Xiong L. et. al. (2017). Prevalence of lactose intolerance in patients with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome: data from a tertiary center in southern China. J Health Popul Nutr. Nov 21. 36(1):38.
26. Suchy, F. J., Brannon, P. M., Carpenter, T. O., Fernandez, J. R., Gilsanz, V., Gould, J. B., … & Wolf, M. A. (2010). NIH consensus development conference statement: Lactose intolerance and health. NIH consensus and state-of-the-science statements, 27(2), 1-27.
27. Стандарт, Ф. Р. Н. (2009). ДІН 10344-82. Молоко и молочные продукты. Метод определения галактозы.–Введ. 01.01. 2000. М.: Стандартинформ.
28. Крусь, Г. Н., Шалыгина, А. М., & Волокитина, З. В. (2000). Методы исследования молока и молочных продуктов. М.: Колос, 368.

С.Н. Бондарь, А.А. Трубникова, О.Б. Чабанова, Т.Е. Шарахматова, Т.В. Недобийчук. Применение нанофильтрации для регулирования свойств вторичных продуктов переработки животного сырья

Данная статья фокусирует внимание на исследовании мембранного процесса концентрирования ультрафильтрата пахты с помощью нанофильтрационных мембран. Два типа нанофильтрационных мембран ОПМН фирмы «Владипор» исследуются с целью выявления основных зависимостей фильтрации. Для каждого типа применяется давление в диапазоне 0,5 до 2,0 МПа и температура от 20 до 40 °С. Результаты указывают на то, что оба типа мембран эффективно задерживают лактозу при давлении 2,0 МПа, температуре 40 °С и факторе концентрирования около 2. Варьирование скорости потока над мембраной от 0,5 м/c до 1,5 м/c позволяет увеличить удельную производительность на 15% от первоначальной. Установлено влияние эффектов концентрационной поляризации на удельную производительность нанофильтрационных мембран. Определено ограничение фактора концентрирования из-за роста осмотического давления раствора. Сделан вывод о возможности широкомасштабного внедрения нанофильтрации вторичных материальных ресурсов переработки молока при исследовании процессов регенерации мембран.

Ключевые слова: пахта, ультрафильтрация, нанофильтрация, лактоза, мембранное концентрирование.

 

S. Bondar, A. Trubnikova, O. Chabanova, T. Sharachmatova, T. Nedobiichuk. Application of nanofiltration for regulation of properties of secondary products of processing of animal raw materials

This article focuses on the study of the membrane concentration process using buttermilk ultrafiltration nanofiltration membranes. Two types of Vladipor OPMN nanofiltration membranes are being investigated in order to identify the main filtration dependencies. For each type, a pressure in the range of 0.5 to 2.0 MPa and a temperature of 20 to 40 ° C are applied. The results indicate that both types of membranes effectively retain lactose at a pressure of 2.0 MPa, a temperature of 40 ° C and a concentration factor. about 2. Varying the flow velocity above the membrane from 0.5 m / s to 1.5 m / s allows obtaining an increase in specific productivity by 15% from the initial one. The influence of the effects of concentration polarization on the specific productivity of nanofiltration membranes is established. The limitation of the concentration factor due to the increase in the osmotic pressure of the solution is determined. The conclusion is made about the possibility of large-scale introduction of nanofiltration of secondary material resources of milk processing in the study of membrane regeneration processes.

Key words: buttermilk, ultrafiltration, nanofiltration, lactose, membrane concentration.

 

Матеріал розповсюджується за ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY

 

<< повернутися до змісту

n112v42021trubnikova.pdf